第6節(jié)超重和失重【知識(shí)梳理】1.超重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象。2.失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象。3.完全失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物(或懸掛物)完全沒(méi)有作用力的現(xiàn)象。物體的重力始終存在，大小沒(méi)有變化?！痉椒ㄍ黄啤恳弧?duì)超重和失重現(xiàn)象的理解■方法歸納1.超重、失重和完全失重的比較超重失重完全失重產(chǎn)生條件物體具有向上的加速度物體具有向下的加速度物體向下的加速度a＝g運(yùn)動(dòng)形式向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng)向上減速運(yùn)動(dòng)或向下加速運(yùn)動(dòng)如自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)2.對(duì)超重、失重的“三點(diǎn)”理解(1)發(fā)生超重和失重時(shí)，物體所受的重力并沒(méi)有變化。(2)物體處于超重還是失重狀態(tài)，只取決于加速度的方向，與物體的運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)。(3)在完全失重狀態(tài)下，由重力引起的現(xiàn)象將消失。例如：液體的壓強(qiáng)、浮力將為零，水銀壓強(qiáng)計(jì)、天平將無(wú)法使用；擺鐘停擺；彈簧測(cè)力計(jì)不能測(cè)重力等?！纠?】下列關(guān)于失重的說(shuō)法中，正確的是（）A．失重就是物體所受重力變小B．物體加速上升時(shí)處于失重狀態(tài)C．物體自由下落時(shí)不會(huì)產(chǎn)生失重現(xiàn)象D．失重現(xiàn)象中地球?qū)ξ矬w的實(shí)際作用力沒(méi)有變化【答案】D【解析】A．當(dāng)物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力并沒(méi)變，只是對(duì)支持物的壓力或者對(duì)懸掛物的拉力變了，A錯(cuò)誤；B．物體加速上升時(shí)加速度的方向向上，處于超重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C．物體自由下落時(shí)加速度的方向向下，產(chǎn)生失重現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；D．失重現(xiàn)象中地球?qū)ξ矬w的實(shí)際作用力沒(méi)有變化，只是對(duì)支持物的壓力或者對(duì)懸掛物的拉力變了，D正確。故選D?！踞槍?duì)訓(xùn)練1】某海洋館中的“海豚頂球”節(jié)目因其互動(dòng)性強(qiáng)而深受小朋友們的喜愛(ài)。如圖所示，一海豚把球頂向空中，并等其落下。下列說(shuō)法正確的是（）A．球在最高點(diǎn)時(shí)受到重力和海豚對(duì)它的頂力作用B．球在最高點(diǎn)時(shí)速度為零，但加速度不為零C．球在上升過(guò)程中處于超重狀態(tài)D．球在下落過(guò)程中處于失重狀態(tài)【答案】BD【解析】A．豎直上拋運(yùn)動(dòng)是初速度向上，只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，球在最高處只受到重力，故A錯(cuò)誤；B．球上升到最高點(diǎn)時(shí)受到重力的作用，速度為零，加速度為g，故B正確；CD．豎直上拋運(yùn)動(dòng)上升和下落過(guò)程都是只受到重力的作用，加速度大小為g，方向豎直向下，處于失重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤，D正確。故選BD。二、超重、失重的應(yīng)用■方法歸納超重、失重、運(yùn)動(dòng)情況與受力情況的比較特征狀態(tài)加速度視重(F)與重力的關(guān)系運(yùn)動(dòng)情況受力圖平衡a＝0F＝mg靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)超重方向向上F＝m(g＋a)＞mg向上加速或向下減速失重方向向下F＝m(g－a)＜mg向下加速或向上減速完全失重方向向下a＝gF＝0拋體運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)等【例2】運(yùn)動(dòng)員（可看作質(zhì)點(diǎn)）參加跳板跳水比賽的速度與時(shí)間關(guān)系圖象如圖所示，t=0是其向上起跳瞬間，下列說(shuō)法正確的是（）A．t1時(shí)刻開(kāi)始進(jìn)入水面 B．t2時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn)C．0～t2時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員一直處于失重狀態(tài) D．t3時(shí)刻已浮出水面【答案】C【解析】ABD．由速度與時(shí)間關(guān)系圖象可知0時(shí)刻是運(yùn)動(dòng)員向上起跳，說(shuō)明速度是負(fù)值時(shí)表示速度向上，則知時(shí)間內(nèi)在向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，時(shí)間內(nèi)在向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，還沒(méi)有進(jìn)入水面，時(shí)刻運(yùn)動(dòng)員的速度開(kāi)始變小，說(shuō)明時(shí)刻開(kāi)始進(jìn)入水面，時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)員的速度減為零，此時(shí)人處于水下最深處，故ABD錯(cuò)誤；C．由圖可知，時(shí)間內(nèi)在向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)，時(shí)間內(nèi)向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)，故0～t2時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員一直處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)C正確。故選C?！踞槍?duì)訓(xùn)練2】如圖甲所示，質(zhì)量為m=60kg的同學(xué)，雙手抓住單杠做引體向上，他的重心的速率隨時(shí)間變化的圖像如圖乙所示，g取10m/s2，由圖像可知（）A．t=0.5s時(shí)，他的加速度為3m/s2B．t=0.4s時(shí)，他處于超重狀態(tài)C．t=1.1s時(shí)，他受到單杠的作用力的大小是620ND．t=1.5s時(shí)，他處于超重狀態(tài)【答案】B【解析】A．根據(jù)速度-時(shí)間圖像斜率表示加速度可知，t=0.5s時(shí)，他的加速度為0.3m/s2，A錯(cuò)誤。B．t=0.4s時(shí)他向上加速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上，他處于超重狀態(tài)，B正確。C．t=1.1s時(shí)他的加速度為0，他受到的單杠的作用力剛好等于重力600N，C錯(cuò)誤。D．t=1.5s時(shí)他向上做減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向下，他處于失重狀態(tài)，D錯(cuò)誤。故選B。【對(duì)點(diǎn)檢測(cè)】隨堂檢測(cè)1．如圖所示，電梯的頂部掛一個(gè)彈簧秤，其下端掛了一個(gè)質(zhì)量為5kg的重物，電梯做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為50N，在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?0N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法正確的是（取）（）A．物體的重力變小了，物體處于失重狀態(tài)B．電梯一定向下做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為C．電梯可能向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為D．此時(shí)電梯運(yùn)動(dòng)的加速度方向一定向上【答案】C【解析】A．某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?0N，是物體對(duì)彈簧秤的拉力減小了，物體的重力沒(méi)有發(fā)生變化，故A錯(cuò)誤；BCD．電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為50N，則物體的重力為50N。在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?0N，對(duì)重物有解得方向豎直向下。則電梯的加速度大小為2m/s2，方向豎直向下，電梯可能向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，也可能向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，故BD錯(cuò)誤，C正確。故選C。2．小明家住26層。他放學(xué)后，乘坐電梯從1層直達(dá)26層。假設(shè)電梯剛起動(dòng)時(shí)做加速直線運(yùn)動(dòng)，中間一段時(shí)間內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，最后一段時(shí)間內(nèi)做減速直線運(yùn)動(dòng)。在電梯從1層直達(dá)26層的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．電梯剛起動(dòng)時(shí)，小明處于失重狀態(tài) B．電梯剛起動(dòng)時(shí)，小明處于超重狀態(tài)C．電梯運(yùn)動(dòng)的速度方向發(fā)生了變化 D．電梯運(yùn)動(dòng)的加速度方向一直不變【答案】B【解析】AB．電梯剛起動(dòng)時(shí)，加速度向上，則小明處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；C．電梯運(yùn)動(dòng)的速度方向一直向上，方向沒(méi)發(fā)生變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．開(kāi)始時(shí)電梯加速度向上，最后階段加速度向下，則電梯運(yùn)動(dòng)的加速度方向發(fā)生了變化，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。3．在身體素質(zhì)測(cè)試“原地縱跳摸高”科目中，某同學(xué)按科目要求所做的四個(gè)動(dòng)作過(guò)程如下圖所示，其中處于超重狀態(tài)的過(guò)程是（）A．靜止站立 B．加速下蹲C．加速上升 D．離地上升【答案】C【解析】A．靜止站立處于平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；B．加速下蹲，加速度向下，支持力小于重力，處于失重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C．加速上升，加速度向上，支持力大于重力，處于超重狀態(tài)，C正確；D．離地上升處于完全失重狀態(tài)，D錯(cuò)誤。故選C。4．放在電梯地板上的一個(gè)木箱，被一根處于伸長(zhǎng)狀態(tài)的彈簧拉著而處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示，后發(fā)現(xiàn)木箱突然被彈簧拉動(dòng)，據(jù)此可判斷出電梯的運(yùn)動(dòng)情況是（）A．勻速上升 B．加速上升C．加速下降 D．減速下降【答案】C【解析】木箱受到彈簧彈力的作用而處于靜止?fàn)顟B(tài)，說(shuō)明彈力與地板的靜摩擦力達(dá)到了二力平衡，也說(shuō)明彈簧彈力小于木箱和地板之間的最大靜摩擦力；后來(lái)木箱突然被彈簧拉動(dòng)，說(shuō)明木箱和地板之間的最大靜摩擦力變小了，小于等于彈簧的彈力。最大靜摩擦力變小，說(shuō)明木箱對(duì)地板的壓力變小了，小于木箱所受的重力；根據(jù)牛頓第三定律，地板對(duì)木箱的支持力也小于木箱所受的重力，則木箱所受的合力豎直向下。根據(jù)牛頓第二定律，木箱具有豎直向下的加速度，即加速下降，或者減速上升。故選C。課后檢測(cè)1．摩天大樓中有一部從一樓直通頂層的客運(yùn)電梯，其簡(jiǎn)化模型如圖（甲）所示。電梯受到的拉力F是隨時(shí)間t變化的。電梯在t=0時(shí)由靜止開(kāi)始沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)-t圖像如圖（乙）所示。電梯總質(zhì)量m=1.0×103kg，忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2。若取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎?，在圖中能表示電梯運(yùn)行的v-t圖像是（）

A．B．C． D．【答案】C【解析】電梯總質(zhì)量m=1.0×103kg，忽略一切阻力，0-5s：向上加速，5-15s，合力為零，向上勻速運(yùn)動(dòng)，在15-20s，向上減速。故選C。2．如圖所示，是某同學(xué)站在力傳感器上，做下蹲-起立的動(dòng)作時(shí)記錄的力隨時(shí)間變化的圖線。由圖線可以得到以下信息正確的是（）A．該同學(xué)做了兩次下蹲-起立運(yùn)動(dòng)B．該同學(xué)做了四次下蹲-起立運(yùn)動(dòng)C．下蹲過(guò)程中人處于先失重后超重狀態(tài)D．起立過(guò)程中人處于超重狀態(tài)【答案】AC【解析】AB．人下蹲動(dòng)作分別有失重和超重兩個(gè)過(guò)程，先是加速下降失重，到達(dá)一個(gè)最大速度后再減速下降超重，對(duì)應(yīng)先失重再超重；起立對(duì)應(yīng)先超重再失重，對(duì)應(yīng)圖象可知，該同學(xué)做了兩次下蹲-起立的動(dòng)作，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．由圖象看出下蹲過(guò)程既有失重又有超重，且先失重后超重；起立對(duì)應(yīng)先超重再失重，故C正確D錯(cuò)誤。故選AC。3．如圖所示，小明為了研究超重和失重現(xiàn)象，站在電梯內(nèi)水平放置的體重計(jì)上，小明質(zhì)量為55kg，電梯由啟動(dòng)到停止的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）A．由圖甲可知電梯此時(shí)處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)B．由圖乙可知該同學(xué)此時(shí)一定處于超重狀態(tài)C．由圖乙可知電梯此時(shí)一定處于加速上升狀態(tài)D．由圖乙可知電梯此時(shí)的加速度約為0.7m/s2【答案】ABD【解析】A．由題圖甲可知小明處于平衡狀態(tài)，電梯此時(shí)處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，A正確；BC．由題圖乙可知小明處于超重狀態(tài)，有向上的加速度，則電梯向上加速或向下減速，B正確，C錯(cuò)誤；D．此時(shí)小明受到的支持力大小為FN=59kg×10N/kg=590N則加速度大小為a=≈0.7m/s2，D正確。故選ABD。4．某地一觀光塔總高度達(dá)600m，游客乘坐觀光電梯大約1min就可以到達(dá)觀光平臺(tái)。若電梯簡(jiǎn)化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t＝0時(shí)由靜止開(kāi)始上升，a－t圖像如圖所示.則下列說(shuō)法正確的是（）A．t=4.5s時(shí)，電梯處于超重狀態(tài)B．5～55s時(shí)間內(nèi)，繩索拉力最小C．t=59.5s時(shí)，電梯處于超重狀態(tài)D．t=60s時(shí)，電梯速度恰好為0【答案】AD【解析】A．t＝4.5s時(shí)，電梯具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，A正確；B．前5s加速度向上，由牛頓第二定律可得可得，1～4s時(shí)間內(nèi)，加速度最大，繩索的拉力最大，最后5s內(nèi)，加速度向下，由牛頓第二定律可得可得，56～59s時(shí)間內(nèi)，加速度最大，繩索拉力最小，5～55s時(shí)間內(nèi)，電梯勻速上升，繩索拉力等于重力，B錯(cuò)誤；C．t=59.5s時(shí)，電梯具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)，C錯(cuò)誤；D．a(chǎn)-t圖線與時(shí)間軸所圍的面積表示速度變化量，可得初速度為零，由圖像可知60s內(nèi)，故在60s時(shí)電梯速度恰好為0，D正確。故選AD。5．“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育動(dòng)，某人身系彈性繩自高空P點(diǎn)自由下落，圖中a點(diǎn)是彈性繩的原長(zhǎng)的位置，C是人所達(dá)到的最低點(diǎn)，b是最終停止運(yùn)動(dòng)時(shí)靜止的位置。人在從P點(diǎn)下落到最低點(diǎn)c點(diǎn)的過(guò)程中（）A．在a點(diǎn)時(shí)，人的速度最大B．在ab段，人的加速度減小C．在bc段，繩的拉力大于人的重力，人處于超重狀態(tài)D．在c點(diǎn)，人的速度為零，處于平衡狀態(tài)【答案】BC【解析】AB．在ab段繩的拉力小于人的重力，人受到的合力向下，人做加速運(yùn)動(dòng)，隨著彈性繩彈力的增大，合力減小，則加速度減小，所以人在ab段做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)拉力與重力大小相等，加速度為零，速度最大，A錯(cuò)誤B正確；CD．在bc段繩的拉力大于人的重力，人受到的合力向上，加速度向上，人做減速運(yùn)動(dòng)，人處于超重狀態(tài)，在最低點(diǎn)c時(shí)，速度為零但加速度不為零，不是平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤C正確。故選BC。6．某商場(chǎng)安裝了智能化電動(dòng)扶梯，無(wú)人站在扶梯上時(shí)扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢?，F(xiàn)有顧客乘扶梯下樓，扶梯自動(dòng)先加速、再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。下列說(shuō)法正確的是（）A．扶梯勻速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，顧客受到的支持力大小等于扶梯受到的壓力大小B．扶梯加速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，顧客受到的支持力大小等于扶梯受到的壓力大小C．扶梯加速過(guò)程中，顧客處于失重狀態(tài)D．扶梯加速過(guò)程中，顧客共受到兩個(gè)力作用【答案】ABC【解析】AB．無(wú)論電梯勻速還是加速，顧客受到的支持力和扶梯受到的壓力總是一對(duì)作用力與反作用力，因此它們的大小總是相等的，故AB正確；C．在加速的過(guò)程中，物體加速度與速度同方向，合力斜向左下方，因而根據(jù)牛頓第二定律可知，顧客受到的支持力小于其重力，顧客處于失重狀態(tài)，故C正確；D．在加速的過(guò)程中，物體受到的合力斜向左下方，因而顧客受到的摩擦力與接觸面平行水平向左，同時(shí)顧客還受重力，支持力的作用，故D錯(cuò)誤。故選ABC。7．高層建筑電梯的地板上裝有壓力傳感器，傳感器能顯示放置在地板上的物體對(duì)地板的壓力。如圖為電梯在從靜止開(kāi)始到勻速運(yùn)動(dòng)直到再次靜止的過(guò)程中，壓力隨時(shí)間的變化關(guān)系圖像。在電梯運(yùn)動(dòng)的這一段時(shí)間內(nèi)，以下說(shuō)法正確的是（g?。ǎ〢．電梯向上運(yùn)動(dòng)B．電梯向下運(yùn)動(dòng)C．電梯在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)的加速度為D．電梯在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)的加速度為【答案】BC【解析】AB．電梯從靜止開(kāi)始到勻速運(yùn)動(dòng)直到再次靜止，則先加速后勻速最后減速，由圖象可知，電梯先加速度向下，則電梯向下運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．電梯在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)加速度為而mg=100N，所以故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。8．超重和失重現(xiàn)象可以用牛頓第二定律加以解釋。如圖所示。在上端開(kāi)口的飲料瓶的側(cè)面戳一個(gè)小孔，瓶中灌水，手持飲料瓶靜止時(shí)，小孔有水噴出。飲料瓶在下列運(yùn)動(dòng)中，小孔不再向外噴水的是（設(shè)飲料瓶沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)且忽略空氣阻力）（）A．自由下落 B．飲料瓶被水平拋出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中C．飲料瓶被豎直向上拋出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 D．手持飲料瓶向上勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中【答案】ABC【解析】ABC．飲料瓶自由下落平拋以及在空中做拋體運(yùn)動(dòng)時(shí)，均只受到重力的作用，加速度為g，處于完全失重狀態(tài)，此時(shí)水和容器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，它們之間沒(méi)有相互作用，水不會(huì)流出，故ABC正確；D．手持飲料瓶向上勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于水處于平衡狀態(tài)，故水之間存在壓力，水會(huì)向外噴出，故D錯(cuò)誤。故選ABC?！咎嵘?xùn)練】1．一名乘客乘坐豎直電梯上樓，其位移x與時(shí)間t的圖像如圖所示，其中t1到t2時(shí)間段圖像為直線。下列說(shuō)法正確的是（）A．t1~t2時(shí)間內(nèi)，乘客的速度一直不變B．t2-t3時(shí)間內(nèi)，乘客的速度一直增大C．t1~t2時(shí)間內(nèi)，乘客對(duì)電梯壓力大于乘客重力D．t2~t3時(shí)間內(nèi)，乘客對(duì)電梯壓力小于乘客重力【答案】AD【解析】AC．因x-t圖像的斜率等于速度，則在t1~t2時(shí)間內(nèi)，電梯勻速上升，乘客的速度一直不變，乘客對(duì)電梯壓力等于乘客重力，選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；BD．t2-t3時(shí)間內(nèi)，電梯減速向上運(yùn)動(dòng)，乘客的速度一直減小，加速度向下，乘客失重，即乘客對(duì)電梯壓力小于乘客重力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，D正確。故選AD。2．2020年12月1日，嫦娥五號(hào)探測(cè)著陸組合器從距離月面約15處開(kāi)始實(shí)施動(dòng)力下降，速度從約1.7降為零后成功著陸月面。之后，探測(cè)器開(kāi)始月面挖掘工作。如圖是探測(cè)器在月球表面靜止后升起國(guó)旗并留下“腳印”的圖片，下列說(shuō)法正確的是（）A．組合器動(dòng)力下降階段處于超重狀態(tài)B．組合器動(dòng)力下降階段處于失重狀態(tài)C．在月面上留下“腳印”，是因?yàn)樘綔y(cè)器對(duì)月面的壓力大于月面對(duì)探測(cè)器的支持力D．探測(cè)器對(duì)月面的壓力是由于探測(cè)器支撐柱發(fā)生形變而產(chǎn)生的【答案】AD【解析】AB．組合器動(dòng)力下降階段，加速度方向向上，處于超重狀態(tài)，A正確，B錯(cuò)誤；C．在月面探測(cè)器對(duì)月面的壓力和月面對(duì)探測(cè)器的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，大小相等，C錯(cuò)誤；D．探測(cè)器對(duì)月面的壓力是由于探測(cè)器支撐柱發(fā)生形變而產(chǎn)生的，D正確。故選AD。3．一種巨型娛樂(lè)器械可以使人體驗(yàn)超重和失重狀態(tài)